Validação de moléculas semelhantes a fragmentos que inibem a DNA Girase de bactérias patogênicas

• Processo: 24/19106-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 27 de junho de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Microbiologia
• Pesquisador responsável: Marcio Vinicius Bertacine Dias
• Beneficiário: Sabrina Tami Shiroma
• Supervisor: Neil Osheroff
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Vanderbilt University (VU), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/06554-0 - Identificação de compostos que interagem com a DNA Girase de Mycobacterium tuberculosis através da triagem de fragmentos, BP.IC
• Assunto(s): DNA girase Fluoroquinolonas Mycobacterium tuberculosis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: desenvolvimento de antimicrobianos | DNA Girase | Fluoroquinolonas | Mycobacterium tuberculosis | desenvolvimento de antimicrobianos

Resumo

Conforme destacado em relatórios recentes sobre saúde global, milhões de mortes ocorrem anualmente devido a infecções bacterianas. Apesar da ampla disponibilidade de agentes antimicrobianos, a crescente resistência das bactérias a esses tratamentos representa um problema de saúde pública cada vez mais significativo. Portanto, o desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos torna-se crucial. As topoisomerases do tipo II emergem como alvos promissores para terapias, uma vez que desempenham papéis essenciais nas bactérias. Essas enzimas são responsáveis por manter a topologia do DNA, introduzindo superenrolamentos negativos ou realizando a decatenização do DNA. No caso de Mycobacterium tuberculosis (Mtb), a DNA girase é a única topoisomerase do tipo II expressa, tornando-se o alvo exclusivo das fluoroquinolonas no tratamento da tuberculose. As fluoroquinolonas atuam estabilizando os complexos de clivagem girase-DNA, o que resulta na morte celular. Entretanto, a resistência crescente a esses fármacos, frequentemente impulsionada por mutações na região determinante de resistência às quinolonas (QRDR) da girase, torna-os ineficazes contra diversas infecções. Assim, a modificação das fluoroquinolonas existentes ou a descoberta de novas moléculas com mecanismos de ação distintos que atuem sobre a DNA girase surge como uma estratégia evidente para enfrentar esse desafio.Nesse contexto, o desenvolvimento de fármacos baseados em fragmentos (FBDD) oferece uma abordagem promissora, permitindo a otimização de compostos líderes com potencial terapêutico por meio da triagem de pequenos fragmentos orgânicos que se ligam a proteínas-alvo. Recentemente, realizamos uma triagem na biblioteca de fragmentos do nosso grupo, na qual identificamos 28 fragmentos que provocaram alterações significativas na temperatura de fusão da DNA girase de M. tuberculosis. Destes, quatorze fragmentos foram validados quanto à sua capacidade de ligação por ressonância magnética nuclear com transferência de saturação (STD NMR). Embora tenhamos tentado realizar um ensaio de clivagem de DNA para verificar se os compostos selecionados interagem com a enzima no local apropriado (por exemplo, no sítio de ligação das fluoroquinolonas) e exercem o efeito inibitório desejado, essa tarefa apresentou desafios consideráveis.Portanto, este projeto visa aprofundar a compreensão do mecanismo de ação desses compostos contra M. tuberculosis e outras girases de DNA bacteriano ortólogas. Esperamos determinar se os compostos inibem a DNA girase ao interferir na ligação ao DNA, impedindo sua função de superenrolamento ou estabilizando o complexo de clivagem, oferecendo, assim, novos insights sobre o potencial desses compostos como candidatos a fármacos antibacterianos.